学术前沿 | 一种新型的吸隔声夹芯结构

本研究提出了一种名为CEMAM的新型夹层结构，旨在提高声学超材料的振动和噪声抑制能力。通过综合运用理论、仿真和实验方法进行全面分析，获得了重要发现，为该领域提供了宝贵的见解。

计算了带有复合块的MAM（金属-空气-金属）的自然频率、带有偏心块的MAM的STL（散射传输线）以及多个亥姆霍兹腔体的SAC（声吸收系数）。理论研究表明，带有复合偏心块的MAM具有双重作用，既能降低超材料的自然频率，又能在低频下使结构产生多个抗共振效应。同时，通过采用集成设计方法，将具有不同孔径的亥姆霍兹腔体合并，可以有效地实现宽吸收峰的实现。在此基础上，搜索亥姆霍兹共振器的吸收带，使其与MAM膜片的微变形带相匹配，从而创建了CEMAM。MAM 可以被看作是这个频带内的一个反射边界，加上亥姆霍兹腔体的吸声特性，共同构成了一个兼具吸声和隔音性能的整体频带。

MAM 的振动变形、膜片的平均横向位移以及亥姆霍兹共振器内的声速分布可以揭示膜片和腔体在CEMAM 中的稳固耦合关系。根据动态参数曲线中产生的极跳现象可知，膜片在这一频率范围内难以激发，结构刚度较大。这一特性有助于实现与有效吸声和隔音相匹配的理想状态。此外，通过增加附加块的重量和腔体的高度，MAM 和亥姆霍兹腔体的自然频率向低频方向移动，从而使吸声和隔音的整体频带从1000-1600 Hz 移至400-1000 Hz。最后，通过对实验数据和数值模拟数据的比较，得出结论：在刚度控制段，结构的隔声性能随着边界约束的增加而提高。此外，随着弹性材料的阻尼增加，STL曲线的峰值和谷值变得更加平滑。